Покоренный электрон

Современный мощный магнетрон свободно умещается на ладони. Несмотря на столь скромные размеры, он служит генератором исключительно мощных электромагнитных колебаний (рис. 92).

Рис. 92. Внешний вид магнетрона.

Магнетрон, создающий радиоволны длиной около 3 сантиметров, способен на короткие промежутки времени развивать мощность свыше тысячи киловатт, а магнетрон, предназначенный для генерации радиоволн около 10 сантиметров, развивает мощность в 2500 киловатт. Это делает магнетрон незаменимым прибором для радиолокационных станций, которые должны посылать сигналы мощными короткими импульсами.

Глава десятая. Современный «Золотой петушок»

Полет летучих мышей

Летучая мышь издавна интересовала натуралистов. Это очень странный зверек. Глаза у него крошечные, слабые; с такими глазками даже днем трудно что-либо разглядеть, а летучие мыши летают ночью, охотятся впотьмах, да еще как ловко охотятся! Черными стрелами носятся они меж ветвей деревьев или под стропилами крыш, на лету ловят комаров и ночных бабочек, и при этом ни разу не заденут крылом за ветку или за балку.

Если впустить летучую мышь в большой темный сарай, в котором по всем направлениям натянуты веревки, проволоки, понаставлены шесты и палки, то летучая мышь все равно будет носиться по сараю, удивительно легко и ловко огибая все препятствия.

Птицы так летать не могут. Воробей, выпущенный в комнате из клетки, прежде всего ринется к окну и, ударившись о стекло, расшибется. Летучая мышь в закрытое окно не полетит. Но если форточка будет открыта, мышь быстро найдет лазейку и шмыгнет в нее.

Натуралисты хотели узнать, каким органом чувств руководствуется летучая мышь в полете? Что помогает ей ориентироваться ночью и в весьма трудных условиях? Чтобы выяснить это, делали различные опыты. Нескольких летучих мышей ослепили и выпустили. Слепые мыши летели не хуже зрячих. Значит, в полете мышь «смотрит» не глазами.

Быть может она пользуется осязанием? Кончик носа и лапки летучей мыши покрыли лаком и отпустили ее. Мышь летала, как ни в чем не бывало.

Может быть, у летучих мышей важную роль играет обоняние? Липким пластырем заклеили мышам носы и отпустили, — полетели прекрасно!

Остается еще слух! Уши у летучих мышей отменно большие. Уже сама величина ушей показывает, что этот орган особо важен. Нескольким мышам залепили воском уши.

С заткнутыми ушами мыши стали летать плохо: одна ударилась о столб и разбила крыло, другая налетела на веревку.

Но как можно смотреть… ушами? Понятно, что на ночной охоте слух незаменим. Комар летит — звенит. Мышь слышит комариный писк и ловит комара. Но ведь веревки, палки, ветки, стекла не издают звуков! Мышь не может слышать веревку, натянутую в сарае, а все-таки огибает ее. При чем же тут слух? Это было неясно.

Единственное, чего не догадывались сделать ученые, — это заклеить мышам липким пластырем рты и посмотреть, как будут мыши летать с закрытыми ртами. Людям и в голову не могло прийти, что мышь может «освещать» дорогу голосом и «смотреть» ушами.

Опыты, которые ученые делали с летучими мышами в конце XVIII века, ни к чему не привели. Тайна полета мышей осталась тогда неразгаданной.

Только в недавнее время ученые нашли способ видеть и ориентироваться ночью в тумане не хуже летучих мышей и только недавно способ ориентировки этих ночных летунов стал нам понятен.

Открытие русского ученого

Летом 1897 года учебно-минный отряд Балтийского флота ушел на Транзундский рейд в Выборгском заливе, где обычно производили учебные стрельбы.

По уставу минный офицер, проводивший практические занятия, должен был докладывать в штаб отряда результаты каждой стрельбы. Он сообщал: какая мина благополучно всплыла после выстрела, какая утонула, за какой следует выслать шлюпку. Передать семафором все эти известия было затруднительно, поэтому связь решили организовать с помощью беспроволочного телеграфа.

На транспортном судне «Европа», с которого производились стрельбы, помощник А. С. Попова — Π. Н. Рыбкин установил передатчик, а на крейсере «Африка», где помещался штаб отряда, — приемник.

Крейсер 2 ранга «Африка» был очень удобным кораблем для опытов. Его огромные грот и фок-мачты не несли парусного такелажа. Это позволяло поднять антенну на большую высоту и увеличить дальность передачи до пяти километров.

Во время этих опытов А. С. Попов заметил новое и своеобразное явление. Каждый раз, когда между транспортом «Европа» и крейсером «Африка» проходил крейсер «Лейтенант Ильин», передача прерывалась. Приемная станция не слышала работы передатчика. Перерыв продолжался до тех пор, пока суда не сходили с одной линии. Крейсер «Лейтенант Ильин» заслонял собой передатчик. Он как бы «бросал тень» на приемную радиостанцию, и она переставала принимать донесения.

В своем отчете об опытах А. С. Попов правильно оценил огромное значение сделанного им открытия. Он предвидел, что оно со временем может стать необычайно полезным: «применение источников электромагнитных волн на маяках в добавление к световому или звуковому сигналам может сделать видимыми маяки в тумане и в бурную погоду… Направление маяка может быть приблизительно определено, пользуясь свойством мачт, снастей задерживать электромагнитную волну, так сказать, затенять ее».

А. С. Попов начал изучать замеченное явление. Два года спустя, на лекции для минных офицеров в Кронштадте, Попов показывал опыты, поясняющие, как отражаются электромагнитные колебания от металлических зеркал.

Преждевременная смерть прервала важные исследования ученого. Открытие радиотени и отражения электромагнитных волн от металлических предметов — радиоэхо — было на время забыто.

Явления «радиотени» и «радиоэха» были исследованы только в советское время академиками Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси. Они выяснили, как распространяются радиоволны различной длины, нашли законы, по которым эти волны огибают препятствия и кривизну земной поверхности, в каких случаях они отражаются, а в каких поглощаются (рис. 93).

Рис. 93. Распространение длинных, коротких и ультракоротких сантиметровых волн. Ультракороткие волны распространяются по прямой линии, как свет.

Свет огибает те препятствия, размеры которых значительно меньше длины световой волны. Так же ведут себя и радиоволны. Но если свет «не замечает» препятствий в доли микрона, радиоволны легко огибают предметы в десятки метров, — ведь длина волны широковещательной станции измеряется сотнями метров. Поэтому трудно говорить о сходстве распространения длинных волн и света.

Но чем короче радиоволны, чем больше они похожи на световые. Метровые волны дают отчетливую тень от предмета в несколько метров величины, а параболическое зеркало диаметром в 10–12 метров сможет направить их узким, малорасходящимся пучком, похожим на луч прожектора. Чем короче радиоволны, тем легче их направлять в нужную сторону, и тем более мелкие предметы можно ими нащупывать, улавливая волны, отраженные или рассеянные этими предметами.

Основываясь на трудах Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси, а также на своих исследованиях, член-корреспондент Академии наук СССР Д. А. Рожанский и профессор Ю. Б. Кобзарев в 1932 году создали проект первого советского радиодальномера. Впоследствии радиодальномер усовершенствовали — появилась радиолокационная станция, определявшая местонахождение цели, то есть направление на цель и расстояние до нее.

Сигнал возвращается назад

Недавно ученые повторили старинный опыт с летучими мышами. В большом и темном сарае натянули множество веревок и проволок. Затем поймали несколько летучих мышей, но им не стали делать каких-либо операций, не выкалывали глаза, не отрезали уши, а просто залепили мастикой рты и отпустили.